工厂方法模式（Java与Kotlin版）

Posted 2020-09-26

 

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设计模式

简单工厂模式（Java与Kotlin版）

 

Kotlin基础知识

Kotlin入门第一课：从对比Java开始

Kotlin入门第二课：集合操作

Kotlin入门第三课：数据类型

初次尝试用Kotlin实现Android项目

 

1. 定义

工厂方法模式（Factory Method Pattern）又称为工厂模式，也叫虚拟构造器（Virtual Constructor）模式或者多态工厂（Polymorphic Factory）模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

 

2. 结构

Factory：抽象工厂角色，定义创建实例的抽象方法；

ConcreteFactory：具体工厂角色，负责创建特定实例；

Product：抽象产品角色，是所创建的所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口；

ConcreteProduct：具体产品角色，是创建目标，所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

 

3. 代码

3.1 Java

Product：

1 abstract class Product {
2     abstract void print();
3 }

定义了抽象产品角色，及抽象方法print。

ConcreteProductA与ConcreteProductB：

 1 class ConcreteProductA extends Product {
 2     void print() {
 3         System.out.println("print of ConcreteProductA");
 4     }
 5 }
 6 
 7 class ConcreteProductB extends Product {
 8     void print() {
 9         System.out.println("print of ConcreteProductB");
10     }
11 }

定义了两个具体产品角色，分别实现了print方法。

Factory：

1 abstract class Factory {
2     abstract Product factoryMethod();
3 }

定义了抽象工厂角色，及抽象方法factoryMethod。

ConcreteFactoryA与ConcreteFactoryB：

 1 class ConcreteFactoryA extends Factory {
 2     Product factoryMethod() {
 3         System.out.println("create ProductA");
 4 
 5         return new ConcreteProductA();
 6     }
 7 }
 8 
 9 class ConcreteFactoryB extends Factory {
10     Product factoryMethod() {
11         System.out.println("create ProductB");
12 
13         return new ConcreteProductB();
14     }
15 }

定义了两个具体工厂角色，分别实现了factoryMethod方法。

FactoryMethodPattern：

 1 public class FactoryMethodPattern {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         System.out.println("Factory Method Pattern");
 4 
 5         Factory factory = new ConcreteFactoryA();
 6         Product product = factory.factoryMethod();
 7         product.print();
 8 
 9         factory = new ConcreteFactoryB();
10         product = factory.factoryMethod();
11         product.print();
12     }
13 }

不同的具体产品实例，用不同的具体工厂来创建。

输出：

 

3.2 Kotlin

Product：

1 abstract class Product {
2     abstract fun print()
3 }

ConcreteProductA与ConcreteProductB：

 1 class ConcreteProductA : Product() {
 2     override fun print() {
 3         println("print of ConcreteProductA")
 4     }
 5 }
 6 
 7 class ConcreteProductB : Product() {
 8     override fun print() {
 9         println("print of ConcreteProductB")
10     }
11 }

Factory：

1 abstract class Factory {
2     abstract fun factoryMethod(): Product
3 }

ConcreteFactoryA与ConcreteFactoryB：

 1 class ConcreteFactoryA : Factory() {
 2     override fun factoryMethod(): Product {
 3         println("create ProductA")
 4 
 5         return ConcreteProductA()
 6     }
 7 }
 8 
 9 class ConcreteFactoryB : Factory() {
10     override fun factoryMethod(): Product {
11         println("create ProductB")
12 
13         return ConcreteProductB()
14     }
15 }

FactoryMethodPattern：

 1 fun main(args: Array<String>) {
 2     println("Factory Method Pattern")
 3 
 4     var factory: Factory = ConcreteFactoryA()
 5     var product = factory.factoryMethod()
 6     product.print()
 7 
 8     factory = ConcreteFactoryB()
 9     product = factory.factoryMethod()
10     product.print()
11 }

输出同上。

 

4. 优缺点

4.1 优点

在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名；

基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类；

使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

 

4.2 缺点

在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销；

由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

 

5. 适用场景

一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类；

一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展；

将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。